第五章 刚 架 桥5 5．．1 1 刚架桥的概念刚架桥的概念一、定义：一、定义：1 1、定义、定义：桥跨结构：桥跨结构( (梁或板梁或板) )和墩台整体相连的桥梁和墩台整体相连的桥梁称为刚架桥称为刚架桥2 2、受力特点、受力特点：：（（1 1）梁墩柱刚性连接，梁因墩柱的抗弯而卸载，）梁墩柱刚性连接，梁因墩柱的抗弯而卸载，整个体系是压弯结构，也是有推力结构整个体系是压弯结构，也是有推力结构2 2）刚架桥的桥下净空比拱桥大，在同样净空要）刚架桥的桥下净空比拱桥大，在同样净空要求下可修建较小的跨径求下可修建较小的跨径 （（3 3）刚架桥施工较复杂，一般用于跨度不大的城）刚架桥施工较复杂，一般用于跨度不大的城市或公路的跨线桥和立交桥市或公路的跨线桥和立交桥4 4）现在采用预应力混凝土和悬臂施工的刚架）现在采用预应力混凝土和悬臂施工的刚架桥，己成为大跨度桥梁竞争方案之一。
桥，己成为大跨度桥梁竞争方案之一 3、形式 （（1 1）刚架构造分为直腿刚架（门式）和斜腿刚）刚架构造分为直腿刚架（门式）和斜腿刚架 （（2 2））V V形墩刚架桥：为减少支柱肩部的负弯矩峰形墩刚架桥：为减少支柱肩部的负弯矩峰值，将支柱做成值，将支柱做成V V形墩形式形墩形式3 3）带拉杆形式：为方便采用悬臂施工，并且减）带拉杆形式：为方便采用悬臂施工，并且减少跨中正弯矩和挠度值，做成两端带拉杆的结构少跨中正弯矩和挠度值，做成两端带拉杆的结构形式，施工时可在端部临时压重形式，施工时可在端部临时压重 V形墩刚架桥： 荷兰布里尔斯马斯桥 日本：茨城县十王川桥 V形墩刚架桥 桂林漓江桥 1987年 95m 国内第一次采用V形桥墩 带拉杆形式 （4）T形刚构：桥跨结构的上部梁在墩上采用两边平衡悬臂施工，首先形成一个T字形的悬臂结构．然后相邻的两个T形悬臂在跨中可用剪力铰或跨径较小的挂梁联成一体，称为带铰或带挂孔的T形刚构. （5）连续刚构：如果在跨中采用预应力钢筋和现浇混凝土联成整体，则为连续刚构，亦称为连续一刚构连续体系,简称为连续刚构桥。
（（6 6）分离式）分离式连续刚架桥：连续刚架桥：对于主梁连续对于主梁连续时的多跨刚架时的多跨刚架桥，当强烈全桥，当强烈全长太大时，或长太大时，或者做成数座相者做成数座相互分离的主梁互分离的主梁连续式刚架桥，连续式刚架桥，主要用于城市主要用于城市高架桥 4、适用 钢筋混凝土：中、小跨径预应力钢筋混凝土：大跨度直腿刚架（门式）和斜腿刚架：中、小跨径T形刚构、连续刚构：大跨度 二、刚架桥的新发展1、1953年联邦德国修建的沃伦姆斯桥为主跨114.2m的T形刚构，它是钢桥传统施工方法——悬臂施工法在预应力混凝土桥梁中的创造性应用，不仅方便地解决了预应力混凝土桥施工难题，而且发展 预应力结构新型体系T形刚构．并对其它体系桥梁产生深远的影响而T形刚构因其独特的优点，一经问世便得到了广泛的应用2 、 实例: 1 1、、19801980年重庆长江大桥年重庆长江大桥T T形刚构形刚构 全长全长1120m1120m，，桥宽桥宽2121m m，，174m174m，，8 8跨，悬臂梁端高跨，悬臂梁端高3.2m3.2m，，根部根部11.011.0m m，，挂梁挂梁3535m m，，桥墩等截面空心桥墩等截面空心钢筋混凝土，高钢筋混凝土，高70m70m，，全国最大。
全国最大 2 2、、19901990年国内第一座连续刚构桥跨径年国内第一座连续刚构桥跨径180m180m广州洛溪大桥，通航广州洛溪大桥，通航净空净空34m34m××120m120m，，6565＋＋125125＋＋180180＋＋110m110m，，根部根部1010m m，，跨中跨中3 3m m，，双双壁式薄壁空心墩，桥面标高高，引桥壁式薄壁空心墩，桥面标高高，引桥1376.241376.24m m 3 3、黄石长江大桥、黄石长江大桥 19951995年年 245m245m，，全长全长2580m2580m，，162.5162.5＋＋3 3××245245＋＋162.5m162.5m，，国内最大连续长度预应力混凝土连续刚构桥国内最大连续长度预应力混凝土连续刚构桥 4 4、重庆黄花园大桥：、重庆黄花园大桥：19991999年，年，250m250m，，全长全长1030m1030m 5、虎门大桥副航道桥：1997年，270m，当时世界第一，两年后挪威主跨298m替代 6 6、沅陵沅水桥、沅陵沅水桥 140m140m四跨不对称预应力混凝土连续刚构桥墩高四跨不对称预应力混凝土连续刚构桥墩高52.452.4mm 7 7、芬兰图尔库、芬兰图尔库 米勒桥米勒桥 71.02m 71.02m 跨中梁高跨中梁高 0.86 0.86m m 斜腿处斜腿处2.702.70m m 纤细主梁由跨越岸边人行通道短孔平衡纤细主梁由跨越岸边人行通道短孔平衡 8、广西横县峦城大桥 国内首次双层桥面预应力混凝土连续刚桁架桥 国外一般为钢骨架拼装 3 3、分类、分类 （（1 1））一一种种说说法法：：在在桥桥梁梁界界有有些些学学者者将将T T形形刚刚构构和和连连续续刚刚构构划划分分为为梁梁式式桥桥，，且且认认为为T T形形刚刚构构桥桥是是预预应应力力混混凝凝土土梁梁式式桥桥中中悬悬臂臂体体系系得得到到了了改改进进与与发发展展，，形形成成了了一一种种新新型型结结构构的的梁梁式式桥桥。
连连续续刚刚构构是是将将T T形形刚刚构构粗粗厚厚桥桥墩墩减减薄薄，，形形成成柔柔性性桥桥墩墩，，使使墩墩梁梁固固结结、、主主梁梁连连续续形形成成连连续续一一刚刚构构桥，它又是桥，它又是T T形刚构与连续梁结合的一种新型体系形刚构与连续梁结合的一种新型体系2 2））另另一一种种说说法法：：也也有有学学者者将将T T形形刚刚构构和和连连续续刚刚构构归归结结为为组组合合体体系系桥桥，，即即认认为为它它们们都都是是梁梁和和刚刚架架相相结结合合的的组组合合体系桥3 3））本本书书：：由由于于T T形形刚刚构构桥桥和和连连续续刚刚构构桥桥的的共共同同特特点点是是墩墩梁梁固固结结，，与与刚刚架架桥桥结结构构基基本本一一致致，，所所叫叫本本书书将将它它们们归归类于类于刚架桥刚架桥 5 5．．2 T2 T形刚构桥的主要特点形刚构桥的主要特点一、一、T T形刚构桥的主要特点形刚构桥的主要特点 T T形形刚刚构构桥桥是是一一种种具具有有悬悬臂臂受受力力特特点点的的梁梁式式桥桥，，最最早早采采用用钢钢筋筋混混凝凝土土结结构构由由于于钢钢筋筋混混凝凝土土梁梁式式结结构构承承受受负负弯弯矩矩，，顶顶面面裂裂缝缝不不可可避避免免，，因因此此钢钢筋筋混混凝凝土土T T形形刚刚构构不不可可能能做做成成很很大大的的跨跨径径。
而而预预应应力力混混凝凝土土T T形形刚刚均均可可直直接接采采用用悬悬臂臂施施工工法法，，从从2020世世纪纪5050年年代代产产生以来，预应力混凝土生以来，预应力混凝土T T形刚构得难了迅速发展形刚构得难了迅速发展 二、分类：二、分类：预预应应力力混混凝凝土土T T形形刚刚构构桥桥，，分分为为跨跨中中带带剪剪力力铰铰的的和和跨跨内内设设挂挂梁的两种基本类型梁的两种基本类型 (1)(1)带铰的带铰的T T形刚构桥形刚构桥1 1、、带带铰铰的的T T形形刚刚构构是是一一种种超超静静定定结结构构，，它它的的上上部部结结构构全全部部是是悬悬臂臂部分，相邻两悬臂通过剪力铰相连接部分，相邻两悬臂通过剪力铰相连接2 2、、优优点点：：剪剪力力铰铰是是一一种种只只传传递递竖竖向向剪剪力力而而不不传传递递纵纵向向水水平平力力和和弯弯矩矩的的连连接接构构造造当当在在一一个个T T构构结结构构单单元元上上作作用用有有竖竖向向荷荷载载时时，，相相邻邻的的T T构构单单元元通通过过剪剪力力铰铰共共同同参参与与受受力力从从结结构构整整体体受受力力和和牵牵制制悬悬臂臂端的变形分析，剪力铰对端的变形分析，剪力铰对T T形刚构桥的内力起到有利作用。
形刚构桥的内力起到有利作用3 3、、缺缺点点：：带带铰铰的的T T形形刚刚构构桥桥由由于于温温度度变变化化，，混混凝凝土土收收缩缩徐徐变变和和基基础础不不均均匀匀沉沉陷陷等等因因素素的的作作用用会会使使结结构构内内产产生生很很难难准准确确计计算算的的附附加加内内力力，，而而且且悬悬臂臂端端因因塑塑性性变变形形产产生生挠挠度度不不易易调调整整以以致致带带来来行行车车不不平顺以及有时施工中还要强迫合拢等许多不足平顺以及有时施工中还要强迫合拢等许多不足 其其次次，，剪剪力力铰铰不不仅仅结结构构复复杂杂、、用用钢钢量量多多，，造造成成费费用用增增加加，，而而且且铰铰和和梁梁的的刚刚度度差差异异引引起起结结构构变变形形不不协协调调，，致致使使桥桥面面不不平平顺顺，，导导致行车不舒适上述种种缺点限制了带铰致行车不舒适上述种种缺点限制了带铰T T形刚构桥的应用范围形刚构桥的应用范围 (2)(2)带挂孔的带挂孔的T T形刚构桥形刚构桥1、挂挂孔孔的的T T形形刚刚构构桥桥是是一一种种静静定定结结构构，，与与带带铰铰的的T T形形刚刚构构相相比比，，虽虽然然各各个个T T构构单单元元完完全全独独立立作作用用时时，，其其受受力力与与变变形形情情况况稍稍差差，，但但它它消消除除了了钢钢筋筋混混凝凝土土结结构构的的缺缺点点，，充充分分发发挥挥了了结结构构在在营营运运和和施施工工中中受受力力一一致致的的独特优点，独特优点，2 2、、受受力力明明确确，，构构造造简简单单，，特特别别是是挂挂梁梁与与多多孔孔引引桥桥简简支支跨跨尺尺寸寸相相同同时时，，更更能能加加快快全全桥桥施施工工进进度度，，从从而而获获得更高的经济效益。
得更高的经济效益3 3、虽增加了牛腿构造，但免去了剪力铰复杂构造虽增加了牛腿构造，但免去了剪力铰复杂构造4 4、、主主要要缺缺点点除除桥桥面面伸伸缩缩缝缝多多，，对对高高速速行行车车不不利利外外，，在施工中还增加预制与安装挂梁的机具设备在施工中还增加预制与安装挂梁的机具设备 总结：总结：1 1、、T T形形刚刚构构桥桥无无论论是是带带铰铰的的还还是是带带挂挂梁梁的的，，它它与与预预应应力力混混凝凝土土连连续续梁梁桥桥相相比比，，用用悬悬臂臂施施工工法法，，可可节节省省墩墩梁梁固固结结和跨中合拢两道关键工序和跨中合拢两道关键工序2 2、、虽虽然然桥桥墩墩刚刚度度较较大大，，但但可可节节省省昂昂贵贵的的支支座座，，其其综综合合用材和费用却比连续梁经济用材和费用却比连续梁经济3 3、、特特别别是是T T形形刚刚构构受受力力是是长长悬悬臂臂体体系系，，全全跨跨以以承承受受负负弯弯矩矩为为主主，，预预应应力力束束筋筋布布置置在在桥桥的的顶顶面面上上，，方方便便了了施施工工与与悬悬臂臂拼拼装装施施工工方方法法协协调调结结合合是是它它的的主主要要特特点点，，为为T T形形刚刚构构桥桥施施工工悬悬空空作作业业机机械械化化、、装装配配化化提提供供了了有有利利条条件件。
4 4、、尤尤其其对对深深水水、、深深谷谷、、大大江江、、急急流流等等碍碍障障条条件件下下修修建建大跨度桥梁，施工条件十分有利，并可获得合经济指标大跨度桥梁，施工条件十分有利，并可获得合经济指标 5 5．．3 3 连续刚构桥的主要特点连续刚构桥的主要特点一、定义 由于应用传统的钢桥悬臂施工方法，使预应力混凝土梁式桥的悬臂体系得到了新的发展，形成了T形刚构桥随后又出现了将T形刚构粗厚桥墩减薄，形成柔性桥墩，使墩梁固结、主梁连续从而形成连续刚构桥 二、特点：二、特点：1 1、与连续梁桥的主要区别：在于柔性桥墩的作用，使结构、与连续梁桥的主要区别：在于柔性桥墩的作用，使结构在竖向荷载作用下，基本上属于一种墩台无推力的结构，而在竖向荷载作用下，基本上属于一种墩台无推力的结构，而上部结构具有连续梁施工的一般特点上部结构具有连续梁施工的一般特点2 2、连续刚构桥、连续刚构桥特点（特点（1 1））跨中不设铰也不带挂梁，桥面连续、行车平顺跨中不设铰也不带挂梁，桥面连续、行车平顺 （（2 2）更重要的是粱体内的内力分布更加合理，能充分）更重要的是粱体内的内力分布更加合理，能充分发挥高强材料的作用，有利于增大跨径。
发挥高强材料的作用，有利于增大跨径 （（3 3）随着桥梁施工技术水平的提高，对混凝土收缩、）随着桥梁施工技术水平的提高，对混凝土收缩、徐变、温度变化、预应力作用、墩台不均匀沉陷等因素引起徐变、温度变化、预应力作用、墩台不均匀沉陷等因素引起的附加内力研究的深入和问题的不断解决，大跨度预应力混的附加内力研究的深入和问题的不断解决，大跨度预应力混凝土连续刚构桥已成为目前主要采用的桥梁结构体系凝土连续刚构桥已成为目前主要采用的桥梁结构体系 3、连续刚构桥跨越能力大，受力合理，结构整体性能好，桥面连续行车舒适，造型简单，施工又相对菏单，其投资比斜拉桥、悬索桥同等跨度条件下要低，在高墩结构中也比一直以为最便宜的简支粱桥同等条件下投资偏低或相同，是一种极有发展前景的新型桥梁结构形式 三、已获得发展三、已获得发展1 1、、我国我国19001900年建成第一座跨径为年建成第一座跨径为180m180m的大跨度预的大跨度预应应力力混混凝凝土土连连续续刚刚构构桥桥：：广广东东洛洛溪溪大大桥桥，，从从此此连连续续刚刚构构桥桥在在我国得到了广泛的应用和大量的推广我国得到了广泛的应用和大量的推广2 2、自、自19951995年以来建成的主跨超过年以来建成的主跨超过200m200m的连续刚构桥的连续刚构桥有黄石长江大桥、虎门大桥副航运桥、江津长江大桥、重庆有黄石长江大桥、虎门大桥副航运桥、江津长江大桥、重庆高家花园嘉陵江大桥、四川泸州长江二桥、广东南澳跨诲大高家花园嘉陵江大桥、四川泸州长江二桥、广东南澳跨诲大桥、四川马鞍石嘉陵江大桥、重庆黄花园大桥等。
特别是虎桥、四川马鞍石嘉陵江大桥、重庆黄花园大桥等特别是虎门大桥副航道桥是我国连续刚构桥中最重要的一座特大桥门大桥副航道桥是我国连续刚构桥中最重要的一座特大桥梁，建成时为该桥型跨径世界之最但这个记录保持不到两梁，建成时为该桥型跨径世界之最但这个记录保持不到两年，就被挪威年，就被挪威RaftSendetRaftSendet桥桥( (主跨主跨298m)298m)所代替但虎门大桥所代替但虎门大桥无论是设计、施工、科研上均取得了重要成果，为我国修建无论是设计、施工、科研上均取得了重要成果，为我国修建300m300m跨径以上的连续刚构桥做好了充分的技术准备跨径以上的连续刚构桥做好了充分的技术准备 四、今后发展方向：四、今后发展方向： 连连续续刚刚构构的的结结构构特特点点时时主主梁梁连连续续、、墩墩梁梁固固结结，，既既保保持持了了连连续续梁梁无无收收缩缩缝缝、、行行车车平平顺顺的的优优点点，，又又保保持持了了T T形形刚刚构构不不设设支支座座、、无无需需体体系系转转换换的的优优点点，，方方便便施施工工，，而而且且很很大大的的顺顺桥桥向向抗抗弯弯刚刚度度和和横横向向抗抗扭扭刚刚度度能能很很好好地地满满足足较较大大跨跨径径桥桥梁梁的的受受力力要要求求。
因因此此它它是是一一种种极极有有生生命命力力的的桥桥梁梁结结构构形形式式，，不不仅仅己己成成为为大大跨跨度度预预应应力力混混凝凝土土桥桥梁梁的的首首选桥型，而且连续刚构桥还具有下列发展趋势选桥型，而且连续刚构桥还具有下列发展趋势 (1)(1)跨径可进一步增大跨径可进一步增大 我我国国正正处处于于修修建建连连续续刚刚构构桥桥的的热热潮潮之之中中，，跨跨径径280m280m的的奉奉节节长长红红大大桥桥正正在在建建设设，，珠珠海海跨跨伶伶仃仃洋洋的的特特大大桥桥已已提提出出了了跨跨径径318m318m跨跨横横门门车车航航道道的的连连续续刚刚构构方方案案，，可可以以预预计计，，跨跨径径300m300m以以上上的的连连续续刚刚构构桥桥在在不不久久的的将将来来必必然然会会在在中中国国出现 (2)(2)上部结构不断轻型化上部结构不断轻型化 桥桥梁梁上上部部结结构构的的轻轻型型化化，，可可以以减减轻轻上上部部结结构构的的自自重重，，减减少少材材料料用用量量，，也也可可以以降降低低对对挂挂篮篮的的要要求求，，从从而而降降低低工工程程造造价价由由于于采采用用大大吨吨位位锚锚具具、、高高强强混混凝凝土土和和轻轻质质混混凝凝土土，，上上部部结结构构不不断断轻轻型化，这也是连续刚构桥的发展方向。
型化，这也是连续刚构桥的发展方向3)(3)简化预应力束类型：简化预应力束类型： 我我国国预预应应力力混混凝凝土土连连续续刚刚构构桥桥设设计计中中，，已已有有相相当当多多的的桥桥梁梁取取消消了了弯弯起起束束和和连连续续束束，，用用竖竖向向预预应应力力和和纵纵向向预预应应力力承承担担主主拉拉应应力力，，极极大大地地方方便便了了施施工工，，不不仅仅简简化化了了顶顶应应力力结结构构体体系系，，而而且且受受到施工单位的欢迎到施工单位的欢迎4)(4)取消边跨合拢段落地支架取消边跨合拢段落地支架 设设计计采采用用合合适适的的边边跨跨与与主主跨跨比比，，在在导导梁梁上上直直接接合合拢拢边边跨跨，，或或与与引引桥桥的的悬悬臂臂相相连连接接实实现现边边跨跨合合拢拢段段的的现现浇浇，，在在高高墩墩的的条条件件下下取取消消边边跨跨合合拢拢段段的的落落地地支支架架，，除除带带来来一一定定的的经经济济效效益益外外，，还还可可方便施工方便施工 (5)(5)上部结构连续长度增长上部结构连续长度增长 为了适应高速行车的需要，将行车舒适性提高为了适应高速行车的需要，将行车舒适性提高到重要位置，国外产生了到重要位置，国外产生了” ”少用和不用伸缩缝是最少用和不用伸缩缝是最好伸缩缝好伸缩缝” ”的新观点，于是国外桥梁设计中最大限的新观点，于是国外桥梁设计中最大限度增加上部结构的连续长度。
我国的桥梁设计者也度增加上部结构的连续长度我国的桥梁设计者也注意到这一发展趋势，连续刚构桥从洛溪大桥上部注意到这一发展趋势，连续刚构桥从洛溪大桥上部结构连续长度结构连续长度480m480m发展到黄花园大桥发展到黄花园大桥1024m1024m，，使上使上部结构的连续长度增加了近部结构的连续长度增加了近2.22.2倍如果设计中再倍如果设计中再考虑一些技术措施，预计在条件允许时连续刚构桥考虑一些技术措施，预计在条件允许时连续刚构桥可发展到可发展到1200-1500m1200-1500m的连续长度东明黄河大桥设的连续长度东明黄河大桥设计中采用刚构一连续梁体系，在墩高仅计中采用刚构一连续梁体系，在墩高仅9.1m9.1m的条件的条件下，其上部结构连续长度达下，其上部结构连续长度达990m990m按照这种体系，按照这种体系，在连续梁部分采用滑动支座情况下，则上部结构连在连续梁部分采用滑动支座情况下，则上部结构连续长度将不会受到限制续长度将不会受到限制 失败例子失败例子：与其他体系形态差异太大，多孔桥不宜匹配 例子： 意大利南部斯伐拉沙山谷桥 1982年安康汉江桥 176m 没有注意整体 V形墩刚架桥： 荷兰布里尔斯马斯桥 江苏省丰城赣江桥：1992 年 Y形墩 刚构桥墩：上方下圆 。